Optimierte Wirkstoffzufuhr

Es ist wissenschaftlich belegt, dass das Risiko vieler Krankheiten, beispielsweise von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, der Schwächung des Sehvermögens im Alter oder auch Krebs, durch bestimmte Spurenelemente, Vitamine und andere Wirkstoffe deutlich verringert werden kann. So konnte durch verschiedene Untersuchungen dokumentiert werden, dass sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe wesentlich für die protektive Wirkung von pflanzlichen Lebensmitteln verantwortlich sind. Dazu gehören Vitamine, Carotinoide, Flavonoide und Polyphenole. Auch Ballaststoffen (Pektine) und ihren mikrobiellen Fermentationsprodukten kommt eine große Bedeutung zu, da sie die Resorbierbarkeit und damit die Bioverfügbarkeit einzelner Komponenten beeinflussen. Ein Teil der von den Wissenschaftlern gewonnenen Erkenntnisse wird bei der Entwicklung von Funktional Food berücksichtigt. Diese Lebensmittel sind mit Inhaltsstoffen angereichert, die einen gesundheitsfördernden Effekt im Sinne der Prävention und Intervention aufweisen. Doch leider funktioniert die einfache Formel nicht, Lebensmittel lediglich mit bestimmten Substanzen anzureichern und somit den gewünschten, positiven Einfluss zu erzielen. Denn von der biologischen Verfügbarkeit der Substanzen hängt ab, ob überhaupt ein ernährungsphysiologischer Effekt besteht.

BioTeSys hat in den letzten zwei Jahren Kunden wissenschaftlich begleitet, die spezifische Produktentwicklungen mit dem Ziel einer optimierten Wirkstoffzufuhr durchgeführt haben. Anhand eines Kundenprojektes von BioTeSys wird dargestellt, welche Voraussetzungen erfüllt sein müssen, Produkte unter physiologischen, ernährungsmedizinischen sowie Biosafty-Aspekten mit zusätzlicher, positiver Funktion zu entwickeln . Anhand dieses Beispiels wird die generelle Vorgehensweise, die auf einer seriösen wissenschaftlichen Grundlage basiert, deutlich. Zudem müssen bei der Entwicklung von Nahrungsergänzungsmitteln ähnliche Probleme gelöst werden, wie bei der Entwicklung optimierter Lebensmittel – allerdings in reduzierter Komplexität.

Der grundlegende Schritt bei der Entwicklung eines Produktes mit gesundheitsförderndem Zusatznutzen ist die Definition der Zielfunktion und die Kenntnis der beteiligten physiologischen Prozesse. Diese Definitionen sind Voraussetzungen für die Konzeption der Wirkstoffe und dem Nachweis des Einflusses.

Das Ziel des in diesem Beitrag besprochenen Nahrungsergänzungspräparates ist die Abwehr freier Radikale im Körper und in der Haut. Die Bildung freier Radikale wird unter anderem durch Nikotin gefördert – aber auch durch Atmung, UV-Strahlung, Sport etc. Freie Radikale sind für die Oxidation der Zellmembran verantwortlich. Auf diese Prozesse wiederum sind verschiedene Krankheitsbilder und auch (frühzeitige) Alterungsprozesse zurückzuführen.

Um den Ablauf oxidativer Prozesse zu hemmen, benötigt der menschliche Organismus antioxidativ wirkende Substanzen. Da der Schutz der Haut ein wesentlicher Teilaspekt des Nahrungsergänzungspräparates sein soll, wäre zunächst anzunehmen, dass eine einfache Supplementierung, beispielsweise mit dem Antioxidans b -Carotin, die gewünschte Wirkung haben könnte. Doch schon an diesem Punkt wird deutlich, dass es so einfach nicht ist: Denn neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass isolierte Antioxidantien oft nicht den gewünschten bzw. erwarteten Effekt haben. Ein Beispiel: Normalerweise senkt der Verzehr von carotinreichen Lebensmitteln das Risiko eines colorektalen Adenoms. Es zeigte sich jedoch, dass isoliertes -Carotin diesen präventiven Einfluss nicht hat. Darüber hinaus erhöht sich bei Rauchern, die definierte höhere Dosen von isoliertem -Carotin über längere Zeit einnehmen, die Häufigkeit von Lungenkrebs und Todesfällen im Zusammenhang mit Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse, wurde ein Konzept für eine niedrigdosierte Mischung erstellt, die verschiedene wasserlösliche Antioxidatien aber auch ein breites Spektrum fettlöslicher Antioxidantien beinhaltete. Ziel des Ansatzes war, die Wirkung der einzelnen Komponenten synergistisch zu nutzen, ohne den ernährungs-physiologisch sinnvollen Konzentrationsbereich zu verlassen.

Zur Überprüfung der Konzeption wurde die Mischung zunächst hinsichtlich der gewünschten antioxidativen Wirkungsweise einem in vitro-Testverfahren unterzogen. Die Aufnahme der einzelnen Antioxidantien in menschliche Zellen (in Kultur) konnte nachgewiesen werden und gab so einen Hinweis auf die Verfügbarkeit der Inhaltsstoffe für die Zellen. Auch ein erster Wirknachweis kann so bereits in vitro durchgeführt werden. Mit Hilfe eines speziell von BioTeSys entwickelten Testsystems, dem FluroScan-Verfahren, kann die intrazelluläre Bildung oxidativer Prozesse nachgewiesen werden. So können bereits erste Aussagen über die antioxidative Kapazität der Mischung getroffen werden.

Des weiteren wurde das Produkt bei BioTeSys in vivo getestet: Durch die veränderte, nicht natürliche Matrix, in die die Antioxidantien eingebettet sind, können sich veränderte Aufnahmeraten und Abbauprozesse der biologisch aktiven Inhaltsstoffe ergeben. Dies trifft für Nahrungsergänzungsmittel zu, gilt aber in gleicher Weise auch für Nahrungsmittel, die synthetische Substanzen enthalten. Die natürliche Matrix beeinflusst das Maß der Resorbierbarkeit der Pflanzeninhaltsstoffe und den Ort der Resorption. Um beim Beispiel der Antioxidantien zu bleiben: Der Großteil der mit der Nahrung aufgenommenen Antioxidantien wird im Dünndarm resorbiert, gelangt direkt oder über die Lymphe in den Blutkreislauf und steht somit dem gesamten System zur Verfügung. Ein hoher Anteil an Ballaststoffen kann die Resorption jedoch verzögern und in den Dickdarm transportieren. Hier ist die Aufnahme jedoch nur lokal, nicht systemisch. Ein solcher Effekt kann allerdings – je nach Fragestellung – auch gewünscht sein.

Deshalb ist es notwendig Matrixeffekte immer mit zu berücksichtigen. Dies gilt um so mehr, als eine Grundvoraussetzung für das Erzielen eines Effektes das Erreichen des vorgesehen Targets, in diesem Beispiel also des Plasmas und der Haut, ist.

Um dies sicherzustellen untersuchte BioTeSys in einer klinischen Studie die Aufnahme der Inhaltsstoffe, nach regelmäßiger Einnahme des Nahrungsergänzungspräparates, im Plasma und in der Haut. Die Ergebnisse zeigten eindeutig eine für die einzelnen Antioxidantien unterschiedlich hohe Anreicherungsrate für Plasma und Haut. Um jedoch einen biologischen Effekt der zugeführten Inhaltsstoffe zu belegen, muss nachgewiesen werden, dass die gewünschte Zielfunktion tatsächlich moduliert werden kann. Die Veränderung muss weiterhin mit dem erwarteten Effekt übereinstimmen. Für jede sinnvolle Aussage ist es daher notwendig, dass aussagekräftige und geeignete Biomarker (Enzyme, Stoffwechelwege etc.) bekannt sind und als Testparameter ausgewählt werden. Die Biomarker sollten sowohl praktikabel als auch reproduzierbar und valide sein sowie gleichzeitig eine hohe Sensitivität und Spezifität aufweisen.

Zum Nachweis des Einflusses wählte BioTeSys biochemische Parameter in der Haut: Eine intensive lokale Bestrahlung löste im Gewebe natürliche physiologische Reaktionen aus, deren Intensität durch die zugeführten Antioxidantien beeinflusst werden konnte. Somit erfüllte das System die dargelegten Anforderungen an einen Biomarker und konnte damit die antioxidative Wirkung des Präparates belegen.

Geht man also von der oben bereits genannten Definition von Functional Food aus, kann exemplarisch an dem verwendeten Beispiel aufgezeigt werden, welche Voraussetzungen erfüllt sein müssen um unter physiologischen, ernährungsmedizinischen und Biosafty-Aspekten derartige Produkte zu entwickeln:

• eine sinnvolle Konzeption hinsichtlich der verwendeten Wirkstoffe

• ein Wirkkonzept einschließlich der Freisetzungsnachweise

• das Vorhandensein von validen Biomarkern

• in vitro- und in vivo-Verfahren, die eine wissenschaftliche Charakterisierung der Effekte (der zugesetzten Wirkstoffe) zulassen

Im Gegensatz zu reinen Analyse-Instituten, bietet BioTeSys diesen umfassenden Service, der sowohl in einzelnen Modulen oder auch komplett genutzt werden kann. Möglich ist auch die Entwicklung kundenspezifischer Testsysteme.